صفحات گرمایش با حسگرهای لرزش یکپارچه چگونه بهینهسازی چرخه فشار زمان واقعی را فعال میکنند؟
پیام بگذارید
به منظور اطمینان از گرمایش یا سرمایش کامل، زمان چرخه پرس اغلب به صورت محافظه کارانه تنظیم می شود. اما اگر صفحه دقیقاً زمانی که رزین کاملاً ذوب شده یا زمانی که قالب بسته می شود، «احساس» کند، چه؟ صفحات گرمایشی به لطف حسگرهای ارتعاشی یکپارچه، که هر چرخه را کارآمدتر می کنند، احساس لمس را تجربه می کنند. این صفحات گرمایش هوشمند با تبدیل ارتعاشات مکانیکی به دادههای مفید فرآیند، کنترل فشار را از تایمر ثابت به بهینهسازی واقعی-زمان، مواد-تغییر میدهند.
رفع اشکالات{0}Timer Press Control
چرخه های پرس معمولی به زمان های گرمایش و سرمایش از پیش تعیین شده بستگی دارد. طولانیترین زمان پیشبینیشده برای بسته شدن قالب، کندترین انتقال حرارت از طریق قطعه، و یک بافر ایمنی برای اطمینان از پخت یا ذوب، بدترین-تخمینهای مورد استفاده برای ایجاد یک تایمر هستند. این استراتژی اساساً ناکارآمد است. از آنجایی که سیستم کنترل فاقد بازخورد در مورد آنچه که در داخل قالب بسته رخ می دهد، ندارد، بسیاری از چرخه ها طولانی تر از زمان لازم اجرا می شوند.
این عملیات کور بر پرس های لمینیت، پرس های قالب گیری تزریقی و پرس های قالب گیری فشاری تأثیر می گذارد. برق توسط صفحه گرمایش برای مدت زمان از پیش تعیین شده تحویل می شود. پس از یک دوره ماندگاری از پیش تعیین شده، خنک سازی شروع می شود. هنگامی که آخرین تنش باقیمانده از بین رفت یا مواد به طور کامل در حفره ریخته شد، اپراتور نمی تواند آن را ببیند. در نتیجه، ثانیههای اضافی به زمانهای چرخه اضافه میشود، که باعث میشود در هزاران چرخه، ساعتها کاهش بهرهوری را افزایش دهند.
عملکرد سنسورهای لرزش یکپارچه
یک شتاب سنج پیزوالکتریک کوچک یا مستقیماً در ساختار صفحه ادغام شده است یا به پشت صفحه گرمایش متصل می شود. از آنجایی که آنها در دماهای بالا، معمولا تا 200 درجه (392 درجه فارنهایت)، به طور قابل اعتمادی عمل می کنند، سنسورهای پیزوالکتریک برای این کاربرد ایده آل هستند. در یک محدوده فرکانس وسیع، سنسور به طور مداوم ارتعاشات مکانیکی را تشخیص می دهد. مواد داخل قالب، حرکت قالب به نصف می رسد و خود پرس همگی باعث ایجاد این ارتعاشات می شوند.
با بسته شدن دو نیمه قالب، یک تکانه واضح-یک ضربه-با دامنه قوی- ایجاد میشود. این امضای ارتعاشی را می توان به وضوح از نویز پس زمینه تشخیص داد و قابل تکرار است. مشابه این، خواص ارتعاشی سیستم با نرم شدن و جاری شدن مواد جامد (مانند رزین گرماسخت، پلیمر ترموپلاستیک یا پیش آغشته سازی کامپوزیت) تغییر می کند. فرکانسهای خاصی با ذوب شدن و جاری شدن تضعیف میشوند و برخی دیگر برانگیخته میشوند. این تغییرات دقیقه توسط سنسور ثبت می شود.
یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یا یک دستگاه محاسباتی لبه تخصصی خروجی سنسور را دریافت می کند. شناسایی رویدادهای بحرانی در زمان واقعی با روش های پیچیده پردازش سیگنال امکان پذیر می شود. این اتفاقات سپس توسط سیستم کنترل برای اصلاح مراحل گرمایش و سرمایش چرخه پرس استفاده می شود.
بهینه سازی چرخه مطبوعات در زمان واقعی
به لطف بهینه سازی پرس صفحه گرمایش سنسور لرزش، پرس دیگر از یک برنامه زمان بندی تعیین شده پیروی نمی کند. در عوض، چرخه مطابق با مراحل واقعی فرآیند پیش می رود. ترتیب کار به این صورت است:
تشخیص بسته شدن قالب: سنسور ارتعاش سنبله مشخصی را که هنگام جمع شدن نیمه های قالب به وجود می آید را می گیرد. سیستم کنترل تأیید می کند که پرس می تواند بدون تاخیر از پیش تعیین شده به مرحله گرمایش حرکت کند و قالب کاملاً بسته است.
بهینه سازی سطح شیب دار گرمایش: حسگر واکنش مواد را با افزایش دما توسط صفحه گرمایش دنبال می کند. سیستم کنترل ممکن است قدرت گرمایش را تغییر دهد تا ویسکوزیته ایدهآل حفظ شود یا هنگامی که علامت ارتعاش نشان میدهد که ماده شروع به جریان کرده است، تخریب را متوقف کند. حرارت دادن ادامه می یابد تا زمانی که امضا نشان دهد که ماده به مرحله ذوب یا پخت یکنواخت رسیده و سوراخ را به طور کامل پر کرده است.
شروع خنک سازی: زمانی که مواد کاملاً تولید می شوند اما هنوز خنک نشده اند، یک لحظه بحرانی رخ می دهد. همانطور که مواد جامد می شوند، الگوی ارتعاش یک بار دیگر تغییر می کند. سنسور شروع صلب شدن یا پایان حرکت مواد را تشخیص می دهد. سیستم کنترل در آن لحظه شروع به خنک شدن می کند. خنک سازی دقیقاً زمانی شروع می شود که مواد آماده است. نیازی نیست منتظر بمانید تا یک تایمر تصادفی منقضی شود.
بسته به مواد و هندسه، زمان چرخه را می توان با حذف حاشیه های ایمنی که در تایمرها گنجانده شده است، 10 تا 30 درصد کاهش داد. از آنجایی که پمپ های خنک کننده فقط در مواقع ضروری کار می کنند و صفحات گرمایشی بیش از حد لازم برق نمی زنند، مصرف انرژی به نسبت کاهش می یابد.
مزایایی غیر از کاهش زمان چرخه
کارایی مصرف انرژی
صفحات گرمایشی به برق زیادی نیاز دارند. انرژی در هر ثانیه گرمایش بی مورد هدر می رود. مصرف انرژی با تنظیم زمان گرمایش بر اساس رفتار واقعی مواد کاهش می یابد. وقتی خنکسازی در زمان ایدهآل شروع میشود، سیستمهای خنککننده-مانند فنها، مدارهای آب یا چیلرها-هم انرژی کمتری مصرف میکنند.
محصولات با کیفیت-بالا
چرخه های دارای تایمر ثابت می توانند نامنظم باشند. سرعت گرم شدن و جریان مواد تحت تأثیر تغییرات دمای مواد ورودی، محیط اطراف یا دمای قالب است. یک تایمر قادر به تنظیم با این تغییرات نیست. از سوی دیگر، یک سیستم حسگر لرزش{3}}به طور خودکار تنظیم می شود. در صورتی که ماده سردتر از حد معمول باشد، مرحله گرمایش تا زمانی که جریان تشخیص داده شود ادامه می یابد. اگر مواد گرمتر باشند، مرحله حرارت کوتاهتر است. یک محصول منسجم تر با ردهای کمتر یا بیش از حد درمان، نتیجه نهایی است.
کاهش سایش مکانیکی
چرخه های بی نیاز کمتری برای مطبوعات وجود دارد. کاهش زمان چرخه امکان تولید قطعات بیشتر در همان پنجره عملیاتی یا همان تعداد قطعات با بسته شدن پرس کمتر در هر ساعت را فراهم می کند. با این حال، حذف قسمت های بیش از حد سخت شده و چسبیده که باید به صورت دستی استخراج شوند-یک علت شناخته شده آسیب صفحه و قالب- مزیت اصلی سایش است.
نمونه هایی از کاربرد
صفحات گرمایشی{0}}حسگر ارتعاش مخصوصاً در عملیاتهایی با دورههای چرخه بزرگ یا رفتار مواد متنوع مفید هستند:
قالبگیری ترموست: همانطور که ماده پخت میشود، فرآیند پیوند متقابل رزینهایی مانند اپوکسی یا فنولیک باعث ایجاد تغییرات ارتعاشی مشخص میشود. به جای انتظار برای یک دوره نگهدارنده محافظه کارانه، پرس می تواند بلافاصله با تشخیص پایان دقیق واکنش پخت باز شود.
قالب گیری تزریقی ترموپلاستیک: صفحه اجازه می دهد تا علامت ارتعاش جلوی مذاب را با نزدیک شدن به انتهای حفره تشخیص دهد. این امر با فعال کردن جابجایی پویا از پر کردن به بسته بندی، بسته بندی بیش از حد و فلاش را به حداقل می رساند.
پرس های لمینیت: حسگر جریان رزین را در هنگام لمینیت برد مدار چاپی یا کامپوزیت های چند لایه اندازه گیری می کند. به محض اینکه اشباع کامل به دست آمد، خنک سازی می تواند آغاز شود.
ولکانیزاسیون لاستیک: یک واکنش ارتعاشی قابل توجه در اثر افت ویسکوزیته که در طول عمل آوری رخ می دهد ایجاد می شود. پرس می تواند در محل دقیق تراکم پیوند متقاطع{1}}با تشخیص این مورد باز شود.
جنبه های فنی که باید در نظر گرفته شود
سنسورهای موقعیت یابی و حفاظتی
لازم است که سنسور پیزوالکتریک را محکم به صفحه گرمایش ببندید. گیره مکانیکی با عایق حرارتی یا اپوکسی{1}}در دمای بالا استفاده می شود. یک مجرای فلزی انعطاف پذیر اغلب برای هدایت سیم سیگنال سنسور از داغ ترین مناطق استفاده می شود. سنسور ممکن است بر روی یک بخش رسانای حرارتی اما خنکتر صفحه برای فشارهای دمای بسیار بالا (بیش از 200 درجه) نصب شود، یا ممکن است یک ماده پیزوالکتریک با دمای بالا (مانند گالیم ارتوفسفات) مشخص شود.
شرطی سازی و پردازش سیگنال ها
سر و صدای ماشین آلات مجاور، فن های خنک کننده و پمپ های هیدرولیک در سیگنال های ارتعاشی خام وجود دارد. برای جداسازی رویدادهای مربوطه، از تشخیص آستانه و فیلتر{1} باندی استفاده میشود. نشانههای بسته شدن قالب و جریان مواد را میتوان با آموزش یادگیری ماشین یا الگوریتمهای{3}} مبتنی بر قوانین اساسی در چند چرخه خوب شناسایی کرد. معمولاً پردازش در یک دستگاه لبه تخصصی انجام می شود که سیگنال دیجیتالی را به PLC ارائه می دهد (مانند "قالب بسته" یا "جریان کامل"). این روش از ایجاد تغییرات مستقیم در منطق کنترل رتبهبندی ایمنی مطبوعات جلوگیری میکند.
تنظیم برای مواد مختلف
اثر انگشت ارتعاشی متمایز توسط هر ماده و هندسه قالب تولید می شود. چند چرخه تست باید در طول راه اندازی اولیه اجرا شود. برای هر حادثه، سیستم طیف ارتعاش را "یاد می گیرد". فرمول یکسان را می توان برای آن ماده پس از تنظیم از قبل به یاد آورد. الگوریتمهای تطبیقی توسط برخی از سیستمهای پیچیده برای بهروزرسانی پیوسته امضاهای رویداد با پیر شدن مطبوعات یا تغییر محیط استفاده میشوند.
The Platen مهارت های گوش دادن را کسب می کند
پلاتین توانایی شنیدن این روش را به دست می آورد. حسگر ارتعاش به عنوان عصب آکوستیک پرس عمل میکند و بازخورد واقعی{1}}را در مورد شرایط داخل قالب بسته ارائه میکند. به جای استفاده از ساعت برای پردازش، از آکوستیک-تغییر از کنترل مبتنی بر زمان-به کنترل مبتنی بر رویداد-استفاده میکند.
ایده آل های Industry 4.0 مستقیماً با این استراتژی همسو هستند. ماشینها برای انتقال وضعیت داخلی خود به سیستمهای اجرای تولید سطح بالاتر، ادراک و خود{3}}بهینهسازی را توسعه میدهند. زمان بندی چرخه در حال حاضر نتایج پویا از سنجش فرآیند پیوسته به جای مقادیر استاتیک یک بار وارد شده است.
پیشرفت های آینده
پیشبینی میشود با کاهش هزینههای حسگر و قویتر شدن محاسبات لبهای، تشخیص ارتعاش یکپارچه به یک ویژگی استاندارد در صفحات گرمایش{0}بالا تبدیل شود. به منظور ردیابی الگوهای ارتعاش در سطح صفحه و شناسایی جریان نامنظم مواد یا ناهماهنگی قالب، سیستمهای آینده ممکن است از تعدادی حسگر استفاده کنند. علاوه بر این، برداشت انرژی ترموالکتریک-که از گرمای تلف شده از صفحه استفاده میکند-برای تغذیه گرههای حسگر بیسیم استفاده میشود که خطوط سیگنال را کاملاً از بین میبرد.
تعمیر و نگهداری پیشبینیکننده نیز میتواند از همان دادههای ارتعاشی استفاده کند. اتصالات پرس فرسوده، یاتاقان های خراب یا پیچ و مهره های صفحه شل، همه را می توان با تغییرات در امضای ارتعاش پس زمینه، مانند فرکانس رزونانس جدید یا دامنه بالاتر شناسایی کرد. بنابراین، صفحه گرمایش دو عملکرد را انجام می دهد: نظارت بر وضعیت ماشین و بهینه سازی فرآیند.
در نتیجه، The Perceptive Press
پرس در حال تبدیل شدن به یک ابزار تطبیقی{0}}خود بهینه ساز به لطف صفحات گرمایشی{1}}حسگر لرزش است که مفاهیم صنعت 4.0 را معرفی می کند. سیستم کنترل با تنظیم دینامیکی گرمایش و سرمایش بر اساس تشخیص زمان واقعی بسته شدن قالب و جریان مواد، حاشیههای ایمنی غیرضروری را حذف میکند. کیفیت محصول افزایش می یابد، زمان چرخه کاهش می یابد و مصرف انرژی کاهش می یابد. تجهیزات تولیدی آینده روشنی دارد. با یادگیری گوش دادن به ریتم موادی که آنها را پردازش می کنند، صفحات گرمایشی باعث دور شدن از تایمرهای ثابت و به سمت حس می شوند.
